(57)【要約】【課題】  本発明は、不正な充電器によっては充電が困難であり、安価かつ安全な電池パック及び電気装置を提供する。【解決手段】  本発明の電池パックは、充電端子と、放電端子と、共通端子とを有する着脱可能な第１の接続コネクタと、第１の端子と第２の端子とを有する１又は複数の二次電池セルと、前記二次電池セルの前記第１の端子と、前記充電端子とを接続する第１の経路と、前記二次電池セルの前記第１の端子と、前記放電端子とを接続する第２の経路と、前記二次電池セルの前記第２の端子と、前記共通端子とを接続する第３の経路と、前記第２の経路または前記第３の経路に挿入され、前記第１の接続コネクタに接続される電気装置の所定の位置に取り付けられた磁石の磁界又は磁束に応じて導通する磁気スイッチと、を有する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電端子と、放電端子と、共通端子とを有する着脱可能な第１の接続コネクタと、
第１の端子と第２の端子とを有する１又は複数の二次電池セルと、
前記二次電池セルの前記第１の端子と、前記充電端子とを接続する第１の経路と、
前記二次電池セルの前記第１の端子と、前記放電端子とを接続する第２の経路と、
前記二次電池セルの前記第２の端子と、前記共通端子とを接続する第３の経路と、
前記第２の経路または前記第３の経路に挿入され、前記第１の接続コネクタに接続される電気装置の所定の位置に取り付けられた磁石の磁界又は磁束に応じて導通する磁気スイッチと、
を有することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記電気装置の前記磁石を内部に取り付けた凸部と嵌合する凹部を更に有し、
前記凹部の近傍の所定の位置に前記磁気スイッチを取り付けていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記二次電池セルは複数の二次電池セルを直列接続した直列体であって、
各電池セルの両端電圧を検出し、いずれか１つの電池セルでもその両端電圧が所定の閾値を越えた場合に充電停止指令信号を出力する電池セル電圧検出部と、
前記第１の経路の、前記第２の経路と共有しない経路に挿入され、前記充電停止指令信号を入力した場合には遮断状態になるスイッチング素子と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記第１の経路の、前記第２の経路と共有しない経路に挿入され、電流が所定値を越えた場合に遮断状態になるヒューズ又はブレーカを更に有することを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項５】
前記磁気スイッチが、磁界又は磁束を検出する磁気検知素子と、前記磁気検知素子が磁界又は磁束を検出した場合に前記第２の経路または前記第３の経路を導通させるスイッチング回路と、を有し、
前記磁気検知素子が磁界又は磁束を検出した場合、前記スイッチング回路は前記第２の経路を導通させ、その状態で充電電流が流れた場合は、前記スイッチング回路を再び遮断することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項６】
前記二次電池セルがリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の電池パック。
【請求項７】
充電端子と放電端子と共通端子とを有する着脱可能な第１の接続コネクタと、第１の端子と第２の端子とを有する１又は複数の二次電池セルと、前記二次電池セルの前記第１の端子と前記充電端子とを接続する第１の経路と、前記二次電池セルの前記第１の端子と前記放電端子とを接続する第２の経路と、前記二次電池セルの前記第２の端子と前記共通端子とを接続する第３の経路と、前記第２の経路または前記第３の経路に挿入され、磁石の磁界又は磁束に応じて導通する磁気スイッチと、を有する電池パックの前記第１の接続コネクタと接続される着脱可能な第２の接続コネクタと、
前記共通端子と接続される前記第２の接続コネクタの第３の端子と、前記放電端子と接続される前記第２の接続コネクタの第４の端子と、それぞれ両端が接続される負荷回路と、
所定の位置に取り付けられ、前記電池パックの前記磁気スイッチに磁界又は磁束を印加して、前記磁気スイッチを導通させる磁石と、
を有することを特徴とする電気装置。
【請求項８】
前記電気装置が電動工具であることを特徴とする請求項７に記載の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック及び電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動工具や電動自転車等の大きな電力を必要とする機器の主要な動力源としてニッケル・カドミウム電池又はニッケル水素電池が用いられてきた。リチウムイオン電池は、単位重量当たりのエネルギー密度がニッケル水素電池の単位重量当たりのエネルギー密度の約２倍に達することから、従来よりはるかに軽量の電池パックを実現できる。リチウムイオン電池を用いた電池パックが、携帯電話やノートパソコン等の電源として、近年、広く利用されている。
電動工具の駆動用電池パックは、３０Ｖ程度の高い出力電圧の電池パックを必要とする。リチウムイオン電池は１個の電池セルの出力電圧が高い（公称電圧が３．６〜３．７Ｖ）故、少数の電池セルを直列接続して電動工具の駆動用電池パックを構成できる。このように、リチウムイオン電池を用いた電池パックは、種々の用途に適し、特に電動工具用の電池パックとして適している。
【０００３】
図５を用いて、従来例におけるリチウムイオン電池を用いた電池パックを説明する。図５は、従来例のリチウムイオン電池を用いた電池パック５００と、電池パック５００に接続する電気装置５０１及び充電器５０２と、の構成を示すブロック図である。従来例の電気装置５０１はノート型のパーソナルコンピュータである。電池パック５００は電気装置５０１の専用電池パックである。充電器５０２は電池パック５００の専用充電器である。
【０００４】
図５において、電池パック５００は、充放電共用端子５６、接地端子８、二次電池セル１、保護ＩＣ（Integrated Circuit）２、二次電池１と接地端子８との間を接続する第３の電流経路１４、二次電池１と充放電共用端子５６との間を接続する第４の電流経路５４、温度検出部１７を有する。第３の電流経路１４には、電流検出部１５が挿入接続されている。第４の電流経路５４には、放電制御用スイッチング素子５１、充電制御用スイッチング素子５２及びヒューズ５３が直列に接続されている。
【０００５】
二次電池１は、複数個のリチウムイオン電池セルを直列に接続したものである。
保護ＩＣ２は、個々の電池セルの両端電圧を検出する電池セル電圧検出部１６を有する。温度検出部１７は二次電池１の表面に取り付けられた正特性サーミスタを有し、その温度を測定する。電流検出部１５は第３の電流経路１４に流れる電流の極性及びその大きさを検出する。保護ＩＣ２は、充電時に、いずれか１つの電池セルの両端電圧が第１の閾値（充電上限値）を超えたことを電池セル電圧検出部１６が検出した場合、二次電池１の表面温度が第２の閾値を超えたことを温度検出部１７が検出した場合、又は二次電池１に第３の閾値を超える異常な充電電流が流れたことを電流検出部１５が検出した場合、充電停止指令信号を充電制御用スイッチング素子５２に送り、充電制御用スイッチング素子５２を遮断させる。これにより第４の電流経路５４が遮断され、充電が停止される。充電制御用スイッチング素子５２は、通常は常に導通状態である。
【０００６】
保護ＩＣ２は、放電時に、いずれか１つの電池セルの両端電圧が第４の閾値（放電下限値）を下回ったことを電池セル電圧検出部１６が検出した場合、二次電池１の表面温度が第２の閾値を超えたことを温度検出部１７が検出した場合、又は二次電池１に第５の閾値を超える異常な放電電流が流れたことを電流検出部１５が検出した場合、放電停止指令信号を放電制御用スイッチング素子５１に送り、放電制御用スイッチング素子５１を遮断させる。これにより第４の電流経路５４が遮断され、放電が停止される。放電制御用スイッチング素子５１は、通常は常に導通状態である。
放電制御用スイッチング素子５１及び充電制御用スイッチング素子５２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。ヒューズ５３は、電池パック５００がノート型のパーソナルコンピュータに供給する瞬時最大放電電流の２倍程度の定格を有するヒューズである。
【０００７】
電気装置５０１は、電流入力端子３６と、接地端子３８と、負荷回路３９（典型的にはモータとその駆動回路である。）とを有する。電池パック５００の接地端子８は、電気装置５０１の接地端子３８と接続される。電池パック５００の充放電共用端子５６は、電気装置５０１の電流入力端子３６と接続される。電気装置５０１と電池パック５００とを接続すると、二次電池１から第４の電流経路５４、負荷回路３９、第３の電流経路１４を通って放電電流が流れる。
【０００８】
充電器５０２は、電流出力端子４７と、接地端子４８と、充電回路４９とを有する。電池パック５００の接地端子８は、充電器５０２の接地端子４８と接続される。電池パック５００の充放電共用端子５６は、充電器５０２の電流出力端子４７と接続される。充電器５０２と電池パック５００とを接続すると、充電回路４９から第４の電流経路５４、二次電池１、第３の電流経路１４を通って充電電流が流れる。
【０００９】
リチウムイオンの電池セルは電解質として有機溶媒を用いているため、電池セルを過充電したり、電池セルに過電流が流れたり、又は電池セルの温度が上がり過ぎると、電池セルが物理的に破損する危険性がある。電池パック５００は保護ＩＣ２を内蔵しており、二次電池１に上記の異常状態が発生した場合、保護ＩＣ２が直ちに充放電を停止させる。これにより、電池の破損を防止している。
【特許文献１】特開平１０−２４７５２８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０６０９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、電動工具用電池パックにリチウムイオン電池を用いるには、従来以下の問題点があった。
第１に、携帯電話やノートパソコンに比べて大電流を扱う電動工具等では、放電電流が略１００Ａに達する故に、電動工具用の電池パックにおいては、内蔵する２つのスイッチング素子５１、５２として、定格が２００Ａ程度のＦＥＴ（Field Effect Transistor：電解効果トランジスタ）を２個使用する必要があり、内蔵ヒューズ５３として、定格が２００Ａ程度のヒューズを使用する必要がある。しかし、充電電流の最大値は略１０Ａであり、放電電流の最大値１００Ａと比較して非常に小さい。そのため、定格が２００Ａのヒューズ５３は、充電時にはほとんど役に立たない。又、定格が２００ＡのＩＧＢＴは高価であり、これを２個使用する電池パック５００は高価なものになった。
【００１１】
第２に、ユーザが不正な充電器（例えばリチウムイオン電池の性質を十分理解していないユーザが手作りで製作した二次電池の充電器）で電池パックを充電した場合でも、電池パックの充放電共用端子及び接地端子と、充電器の電流出力端子及び接地端子とをそれぞれ接続することにより、ある程度電池パックを充電することが容易に出来ることである。このことは、物理的に破損することも起り得るリチウムイオン電池の性質を考慮すると、非常に危険である。特に大電流を扱う電動工具においては重大な事故となりかねない。
本発明は、上記の課題を解決し、不正な充電器によっては充電が困難であり、安価かつ安全な電池パック及び電気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。請求項１に記載の発明は、充電端子と、放電端子と、共通端子とを有する着脱可能な第１の接続コネクタと、第１の端子と第２の端子とを有する１又は複数の二次電池セルと、前記二次電池セルの前記第１の端子と、前記充電端子とを接続する第１の経路と、前記二次電池セルの前記第１の端子と、前記放電端子とを接続する第２の経路と、前記二次電池セルの前記第２の端子と、前記共通端子とを接続する第３の経路と、前記第２の経路または前記第３の経路に挿入され、前記第１の接続コネクタに接続される電気装置の所定の位置に取り付けられた磁石の磁界又は磁束に応じて導通する磁気スイッチと、を有することを特徴とする電池パックである。
【００１３】
本発明の電池パックは、充電経路（第１の経路）と放電経路（第２の経路）とを別個に設け、それぞれの経路で充電及び／又は放電を適切に制御する。電動工具用の電池パック等においては、充電電流は放電電流よりはるかに小さい。本発明においては、充電電流の最大値をわずかに上回る定格のヒューズ及び／又はスイッチング素子を充電経路（第１の経路）に配置することができる。本発明は、安価で安全な電池パックを実現出来るという作用を有する。
【００１４】
スイッチング素子は、充電時及び放電時にある程度電圧を降下させる（電力を消費する）。従来例においては、放電制御用のスイッチング素子と充電制御用のスイッチング素子とを直列に接続していたので、放電時にも充電時にも、スイッチング素子２個分の電圧降下及び電力消費を生じていた。
本発明においては、放電制御用のスイッチング素子及び充電制御用のスイッチング素子をそれぞれ第１の経路及び第２の経路に取り付けることにより、放電時にも充電時にも、スイッチング素子１個分の電圧降下及び電力消費しか生じない。本発明は、電力消費量が小さな電池パックを実現する。
【００１５】
本発明において、電気装置は外部から発見しにくい磁石を取り付けている。本発明の電池パックの磁気スイッチは外部から発見しにくく、磁界又は磁束が印加されなければ開放状態となり、電気装置の磁石により磁界又は磁束を印加されると導通状態となる。この構成により、ユーザが不正な充電器で本発明の電池パックを放電用端子を通じて充電することは極めて困難である。本発明は、不正な充電器によっては充電が困難な電池パックを実現出来るという作用を有する。
【００１６】
「磁気スイッチ」の構成は任意である。実施の形態と同様に磁石で物理的に駆動される接点構造のスイッチ（例えばリードスイッチ）でも良く、磁界又は磁束を検出し電気信号に変える磁電変換素子（例えばホール素子、磁気抵抗）と磁電変換素子の出力信号に応じて動作するスイッチング素子とを組み合わせた回路でも良く、磁電変換素子とリレーとの組み合わせでも良い。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記電気装置の前記磁石を内部に取り付けた凸部と嵌合する凹部を更に有し、前記凹部の近傍の所定の位置に前記磁気スイッチを取り付けていることを特徴とする請求項１に記載の電池パックである。
電気装置の凸部と、電池パックの凹部とを嵌合させることにより、磁石と磁気スイッチとの相対的な位置関係が安定し、磁石は磁気スイッチに磁界又は磁束を確実に印加する。本発明は、電気装置と組み合わせて安定に動作する電池パックを実現する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記二次電池セルは複数の二次電池セルを直列接続した直列体であって、各電池セルの両端電圧を検出し、いずれか１つの電池セルでもその両端電圧が所定の閾値を越えた場合に充電停止指令信号を出力する電池セル電圧検出部と、前記第１の経路の、前記第２の経路と共有しない経路に挿入され、前記充電停止指令信号を入力した場合には遮断状態になるスイッチング素子と、を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電池パックである。
本発明の電池パックは、充電経路（第１の経路）に過充電を防止するスイッチング素子を有する。本発明は、安価で安全な電池パックを実現出来るという作用を有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記第１の経路の、前記第２の経路と共有しない経路に挿入され、電流が所定値を越えた場合に遮断状態になるヒューズ又はブレーカを更に有することを特徴とする請求項２に記載の電池パックである。
本発明の電池パックは、充電経路（第１の経路）に充電時の最大定格を所定量上回る適切な定格を有するヒューズ又はブレーカを有する。本発明は、安価で安全な電池パックを実現出来るという作用を有する。ヒューズは、定格を超えると回復不能に遮断状態となる任意の素子を意味し、ブレーカは定格を超えると回復可能に遮断状態となる任意の素子を意味する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記磁気スイッチが、磁界又は磁束を検出する磁気検知素子と、前記磁気検知素子が磁界又は磁束を検出した場合に前記第２の経路または前記第３の経路を導通させるスイッチング回路と、を有し、前記磁気検知素子が磁界又は磁束を検出した場合、前記スイッチング回路は前記第２の経路を導通させ、その状態で充電電流が流れた場合は、前記スイッチング回路を再び遮断することを特徴とする請求項１に記載の電池パックである。
本発明は、放電経路に配置された磁気スイッチを通って充電電流が流れた場合、直ちに電流経路を遮断する安全な電池パックを実現する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記二次電池セルがリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の電池パックである。リチウムイオン電池を用いた電池パックは、過充電されること、過電流を流すこと等を絶対に防止する必要がある。本発明は、特にリチウムイオン電池の電池パックに適している。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、充電端子と放電端子と共通端子とを有する着脱可能な第１の接続コネクタと、第１の端子と第２の端子とを有する１又は複数の二次電池セルと、前記二次電池セルの前記第１の端子と前記充電端子とを接続する第１の経路と、前記二次電池セルの前記第１の端子と前記放電端子とを接続する第２の経路と、前記二次電池セルの前記第２の端子と前記共通端子とを接続する第３の経路と、前記第２の経路または前記第３の経路に挿入され、磁石の磁界又は磁束に応じて導通する磁気スイッチと、を有する電池パックの前記第１の接続コネクタと接続される着脱可能な第２の接続コネクタと、前記共通端子と接続される前記第２の接続コネクタの第３の端子と、前記放電端子と接続される前記第２の接続コネクタの第４の端子と、それぞれ両端が接続される負荷回路と、所定の位置に取り付けられ、前記電池パックの前記磁気スイッチに磁界又は磁束を印加して、前記磁気スイッチを導通させる磁石と、を有することを特徴とする電気装置である。
本発明は、本発明の電池パックと組み合わせて電力を供給される電気装置を実現する。
「磁石」は、実効的に磁界又は磁束を発生させる任意の素子であって良い。例えば永久磁石、電磁石等である。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、前記電気装置が電動工具であることを特徴とする請求項７に記載の電気装置である。電動工具は、高い電圧と大きな電流を必要とする。本発明は、特に電動工具に適している。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、不正な充電器によっては充電が困難であり、安価かつ安全な電池パック及び電気装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
本発明によれば、安価かつ安全なリチウムイオン電池を用いた電池パック及び電気装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００２６】
《実施の形態》
図１〜図４を用いて、本発明の実施の形態のリチウムイオン電池を用いた電池パックを説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるリチウムイオン電池を用いた電池パック１００と、電池パック１００に接続する電気装置１０１及び充電器１０２と、の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態の電気装置１０１は電動工具である。電池パック１００は電気装置１０１の専用電池パックである。充電器１０２は電池パック１００の専用充電器である。図１において、電池パック１００は、放電端子６、充電端子７、接地端子８、二次電池セル１、保護ＩＣ２、二次電池１の正極端子と充電端子７との間を接続する第１の電流経路９、二次電池１の正極端子と放電端子６との間を接続する第２の電流経路１０、二次電池１の負極端子と接地端子８との間を接続する第３の電流経路１４、温度検出部１７を有する。第１の電流経路９には、充電制御用スイッチング素子５及びヒューズ４が直列に接続されている。第２の電流経路１０には、放電制御用スイッチング素子１１及び磁気スイッチ３が直列に接続されている。第３の電流経路１４には、電流検出部１５が挿入接続されている。
【００２７】
放電端子６、充電端子７、接地端子８は、第１の接続コネクタ２２に含まれる。二次電池１は、複数個のリチウムイオン電池セルを直列に接続したものである。保護ＩＣ２は、個々の電池セルの両端電圧を検出する電池セル電圧検出部１６を有する。温度検出部１７は二次電池１の表面に取り付けられた正特性サーミスタを有し、その温度を測定する。電流検出部１５は第３の電流経路１４に流れる電流の極性及びその大きさを検出する。保護ＩＣ２は、充電時に、いずれか１つの電池セルの両端電圧が第１の閾値（充電上限値。例えば１０Ａ）を超えたことを電池セル電圧検出部１６が検出した場合、二次電池１の表面温度が第２の閾値を超えたことを温度検出部１７が検出した場合、又は二次電池１に第３の閾値を超える異常な充電電流が流れたことを電流検出部１５が検出した場合、充電停止指令信号を充電制御用スイッチング素子５に送り、充電制御用スイッチング素子５を遮断させる。これにより第１の電流経路９が遮断され、充電が停止される。充電制御用スイッチング素子５は、通常は常に導通状態である。
【００２８】
保護ＩＣ２は、放電時に、いずれか１つの電池セルの両端電圧が第４の閾値（放電下限値）を下回ったことを電池セル電圧検出部１６が検出した場合、二次電池１の表面温度が第２の閾値を超えたことを温度検出部１７が検出した場合、又は二次電池１に第５の閾値を超える異常な放電電流が流れたことを電流検出部１５が検出した場合、放電停止指令信号を放電制御用スイッチング素子１１に送り、放電制御用スイッチング素子１１を遮断させる。これにより第２の電流経路１０が遮断され、放電が停止される。放電制御用スイッチング素子１１は、通常は常に導通状態である。
放電制御用スイッチング素子１１は２００Ａの電流容量を有するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。充電制御用スイッチング素子５は２０Ａの電流容量を有するＩＧＢＴである。ヒューズ４は、充電電流の最大値（例えば１０Ａ）より所定値だけ大きな定格値（例えば２０Ａ）のヒューズである。
【００２９】
電気装置１０１は、電流入力端子３６と、接地端子３８と、負荷回路３９（典型的にはモータとその駆動回路である。）とを有する。電流入力端子３６と接地端子３８とは、第２の接続コネクタ３２に含まれる。電池パック１００の接地端子８は、電気装置１０１の接地端子３８と接続される。電池パック１００の放電端子６は、電気装置１０１の電流入力端子３６と接続される。電気装置１０１の内部の所定の位置（外部から見えない位置）に磁石３１が設置されている。電気装置１０１に電池パック１００を装着すると、電池パック１００の磁気スイッチ３は磁石３１の磁界又は磁束に応じて導通する（詳細な機構は後述）。電気装置１０１と電池パック１００とを接続すると、二次電池１から第２の電流経路１０（磁気スイッチ３は導通している。）、負荷回路３９、第３の電流経路１４を通って放電電流が流れる。磁気スイッチ３は、所定の磁界又は磁束を印加されない状態においては、遮断状態である。電気装置１０１と電池パック１００とを接続した時、充電端子７は使用されない。
【００３０】
充電器１０２は、電流出力端子４７と、接地端子４８と、充電回路４９とを有する。電流出力端子４７と接地端子４８とは第３の接続コネクタに含まれる。電池パック１００の接地端子８は、充電器１０２の接地端子４８と接続される。電池パック１００の充電端子７は、充電器１０２の電流出力端子４７と接続される。充電器１０２と電池パック１００とを接続すると、充電回路４９から第１の電流経路９、二次電池１、第３の電流経路１４を通って充電電流が流れる。充電器１０２と電池パック１００とを接続した時、放電端子６は使用されない。ヒューズ４は、第１の電流経路９に過剰な充電電流が流れると第１の電流経路９を遮断する。
【００３１】
放電時に電動工具１０１には、最大で１００Ａほどの大きな電流が流れるのに対して、充電時に充電器１０２には最大で１０Ａほどの電流しか流れない。実施の形態の電池パック１００においては、放電端子６と充電端子７とを別個に設け、それぞれの経路の導通／遮断を別個に制御することで、充電時の過電流防止の為の充電制御用スイッチング素子５として定格が２０Ａクラスの充電制御用スイッチング素子が使用できる。この充電制御用スイッチング素子は定格が２００Ａクラスのスイッチング素子に比べて安価である。
従来例（図５）の構成を電動工具に適用した場合、ヒューズ５３の定格は最大放電電流において溶断しないように２００Ａに設定する必要がある。それ故に、ヒューズ５３は充電時の過大電流を防止するためにほとんど役立たなかった。実施の形態においては、定格が２０Ａのヒューズ４を第１の電流経路（充電経路）に接続することにより、過大な充電電流が流れた場合に、第１の電流経路を素早く遮断することが出来る。
【００３２】
次に、図２〜図４を用いて、電気装置１０１に内蔵された磁石３１の磁力によって、電池パック１００内部の磁性体片を有する磁気スイッチ３が導通する仕組みを説明する。図２は、電池パック１００と電気装置１０１の概略的な形状及び接続機構を側面から示した図であり、図３は電池パック１００と電気装置１０１の概略的な形状及び接続機構を上部から示した図である。
図２及び図３において、電池パック１００は、電気装置１０１と分離可能である。電池パック１００は、第１の接続コネクタ２２と、凹部２３とを有する。電気装置１０１は、第２の接続コネクタ３２と、凸部３３とを有する。第１の接続コネクタ２２は、放電端子６、充電端子７、接地端子８を含む。第２の接続コネクタ３２は、電流入力端子３６と、未使用端子３７、接地端子３８を含む。第１の接続コネクタ２２は、第２の接続コネクタ３２と接続される。凹部２３は、凸部３３と嵌合される。
【００３３】
図４は、図２及び図３における電池パック１００と電気装置１０１とが接続された時の接続部の近傍の断面図（水平面で切断した図）を部分的に拡大した模式図である。図４において、磁石３１は凸部３３の中に設置されている。磁気スイッチ３は、凹部２３の奥壁の直ぐ後に取り付けられている。磁気スイッチ３は、アーム２４、磁性体片２５、接点２６、支点２７を有する。磁性体片２５に磁界が印加されていない状態では、接点２６は開いている。
電池パック１００と電気装置１０１とが接続され、凹部２３と凸部３３とが嵌合した状態において、電気装置１０１に内蔵された磁石３１の磁界が磁性体片２５に印加される。磁力により磁性体片２５が磁石３１に引き寄せられ、支点２７を中心にしてスイッチ３のアーム２４が反時計方向に回転し（図４）、接点２６が閉じ、第２の電流経路１０（図１）が導通する。電池パック１００を電気装置１０１から取り外すと、弾性体であるアーム２４（実施の形態においてアーム２４はステンレスの板バネである。）は時計方向に応力が働いて回転し（図４）、接点２６は再び開く。
【００３４】
一般ユーザは、電気装置１０１に磁石が内蔵されていること、及び電池パック１００に磁気スイッチ３が内蔵されていることを知らない。一般ユーザが、手作りの（不正規の）充電器を作成し、その充電器が誤って電池パック１００の放電端子６から充電電流を供給しようとした場合、磁気スイッチ３が開いているので充電電流は流れない。手作りの充電器が、充電端子７から充電電流を供給しようとした場合、充電制御用スイッチング素子５と、ヒューズ４とが、過大な充電電流が流れること、電池１が過充電されること、電池１が過熱するまで充電することを防止する。上記の構成により、電池パック１００が不適切に充電されることを防止できる。
【００３５】
磁気スイッチ３は、実施の形態と異なる構成であっても良い。磁気スイッチは、例えばリードスイッチとリードスイッチが導通した場合に導通するリレー若しくは放電制御用スイッチング素子との組み合わせ、磁界若しくは磁束を電気信号に変換する磁電変換素子と前記磁電変換素子の出力信号に応じて導通状態又は遮断状態になるリレー若しくはスイッチング素子との組み合わせでも良い。
【００３６】
実施の形態において、磁気スイッチ３は、第２の電流回路１０に挿入されたが、これに限らず、第３の電流回路１４に挿入しても良く、同様の効果が得られる。
【００３７】
実施の形態では、二次電池１をリチウムイオン電池としたが、これに限らず、他の電池であっても良い。もっとも、リチウムイオン電池は、過充電を絶対に防止する必要がある故、本発明は、リチウムイオン電池を用いた電池パックに特に適している。
【００３８】
磁気スイッチ３が、磁界又は磁束を検出する磁気検知素子（例えばホール素子、磁気抵抗素子）と、磁気検知素子が磁界又は磁束を検出した場合に第２の電流経路１０を導通させるスイッチング回路（リレー又は半導体のスイッチング素子）と、を有し、磁気検知素子が磁界又は磁束を検出した場合、スイッチング回路は第２の経路１０を導通させ、その状態で充電電流が流れた場合（電流検出部１５が検出する。）は、保護ＩＣ２は異常状態と判断し、スイッチング回路を再び遮断するように構成しても良い。これにより、第２の経路１０を通って電池パック１００が充電されることを確実に防止できる。電池パック１００と、不正な充電器とを分離すると、磁気検知素子がそのことを検知し、保護ＩＣ２は異常状態のフラグをリセットする。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば、電動工具用電池パック、その電動工具に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態における電池パックと電気装置と充電器との構成を示すブロック図
【図２】電池パックと電気装置の概略的な形状及び接続機構を側面から示した図
【図３】電池パックと電気装置の概略的な形状及び接続機構を上部から示した図
【図４】電池パックと電気装置との接続部を拡大した断面図
【図５】従来例の電池パックと電気装置と充電器との構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１  二次電池
２  保護ＩＣ
３  磁気スイッチ
４  ヒューズ
５、５２  充電制御用スイッチング素子
６  放電端子
７  充電端子
８、３８、４８  接地端子
９  第１の電流経路
１０  第２の電流経路
１１、５１  放電制御用スイッチング素子
１４  第３の電流経路
１５  電流検出部
１６  電池セル電圧検出部
１７  正特性サーミスタ
２２  第１の接続コネクタ
２３  凹部
３１  磁石
３２  第２の接続コネクタ
３３  凸部
３６  電流入力端子
３７  ダミー端子
４７  電流出力端子
５４  第４の電流経路
５６  充放電共用端子
１００、５００  電池パック
１０１、５０１  電気装置
１０２、５０２  充電器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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